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2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(七)受力分析 共點(diǎn)力的平衡

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(七)受力分析 共點(diǎn)力的平衡 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:受力分析 1.(xx·南京調(diào)研)如圖1所示,在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)通過(guò)輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體,在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過(guò)程中,懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向。則(  ) 圖1 A.環(huán)只受三個(gè)力作用 B.環(huán)一定受四個(gè)力作用 C.物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D.懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力 2.(多選)(xx·銅陵模擬)如圖2所示,甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為θ的粗糙斜面體上,斜面體始終保持靜止,則下列判斷正確的是(  ) 圖2 A.物體甲一定受到4

2、個(gè)力的作用 B.物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下 C.物體乙所受的摩擦力不可能為零 D.水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:平衡條件及其應(yīng)用 3.(xx·重慶高考)如圖3所示,某人靜躺在椅子上,椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ。若此人所受重力為G,則椅子各部分對(duì)他的作用力的合力大小為(  ) 圖3 A.G           B.Gsin θ C.Gcos θ D.Gtan θ 4.如圖4所示,一個(gè)半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O點(diǎn)為其球心,碗的內(nèi)表面及碗口是光滑的。一根細(xì)線跨在碗口上,線的兩端分別系有質(zhì)量為m1和m2的小球。當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí),質(zhì)量為

3、m1的小球與O點(diǎn)的連線與水平線的夾角為α=90°,質(zhì)量為m2的小球位于水平地面上,設(shè)此時(shí)質(zhì)量為m2的小球?qū)Φ孛鎵毫Υ笮镕N,細(xì)線的拉力大小為FT,則(  ) 圖4 A.FN=(m2-m1)g B.FN=m2g C.FT=m1g D.FT=(m2-m1)g 5.(xx·海南高考)如圖5,一不可伸長(zhǎng)的光滑輕繩,其左端固定于O點(diǎn),右端跨過(guò)位于O′點(diǎn)的固定光滑軸懸掛一質(zhì)量為M的物體;OO′段水平,長(zhǎng)度為L(zhǎng);繩上套一可沿繩滑動(dòng)的輕環(huán)?,F(xiàn)在輕環(huán)上懸掛一鉤碼,平衡后,物體上升L。則鉤碼的質(zhì)量為(  ) 圖5 A.M B.M C.M D.M 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:整體法與隔離

4、法 6.(xx·杭州七校聯(lián)考)如圖6所示,a、b兩個(gè)質(zhì)量相同的球用線連接,a球用線掛在天花板上,b球放在光滑斜面上,系統(tǒng)保持靜止(線的質(zhì)量不計(jì)),以下圖示哪個(gè)是正確的(  ) 圖6 7.(多選)(xx·青島期中)如圖7所示,質(zhì)量為m的木塊靜止地放在半徑為R的半球體上,半球體與木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知木塊與半球體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木塊與球心的連線與水平地面的夾角為θ,則下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖7 A.地面對(duì)半球體的摩擦力方向水平向左 B.木塊對(duì)半球體的壓力大小為mgsin θ C.木塊所受摩擦力大小為mgcos θ D.木塊所受摩擦力大小為μmgcos θ

5、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 8.(xx·上海高考)如圖8,光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi),A端與水平面相切。穿在軌道上的小球在拉力F作用下,緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng),F(xiàn)始終沿軌道的切線方向,軌道對(duì)球的彈力為N。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(  ) 圖8 A.F增大,N減小 B.F減小,N減小 C.F增大,N增大 D.F減小,N增大 9.(xx·山東高考)如圖9,用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn),制成一簡(jiǎn)易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí),F(xiàn)1表示木板所受合力的大小,F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小,則維修后(  ) 圖9

6、 A.F1不變,F(xiàn)2變大     B.F1不變,F(xiàn)2變小 C.F1變大,F(xiàn)2變大 D.F1變小,F(xiàn)2變小 10.如圖10所示,一光滑水球靜置在光滑半球面上,被豎直放置的光滑擋板擋住,現(xiàn)水平向右緩慢地移動(dòng)擋板,則在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(該過(guò)程小球未脫離球面且球面始終靜止),擋板對(duì)小球的推力F、半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況是(  ) 圖10 A.F增大,F(xiàn)N減小 B.F增大,F(xiàn)N增大 C.F減小,F(xiàn)N減小 D.F減小,F(xiàn)N增大 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:平衡中的極值問(wèn)題 11.(xx·山東桓臺(tái)期中)如圖11所示,在傾角為θ的粗糙斜面上,一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上,

7、物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ<tan θ,求力F的取值范圍。 圖11 12.(xx·全國(guó)卷Ⅱ)xx年10月,奧地利極限運(yùn)動(dòng)員菲利克斯·鮑姆加特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下,經(jīng)過(guò)4分20秒到達(dá)距地面約1.5 km高度處,打開(kāi)降落傘并成功落地,打破了跳傘運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)世界紀(jì)錄。取重力加速度的大小g=10 m/s2。 圖12 (1)若忽略空氣阻力,求該運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始下落至1.5 km高度處所需的時(shí)間及其在此處速度的大??; (2)實(shí)際上,物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到空氣的阻力,高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力的大小可近似表示為f=kv2,其中v為速率,k為阻力系數(shù),其數(shù)

8、值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)。已知該運(yùn)動(dòng)員在某段時(shí)間內(nèi)高速下落的v -t圖像如圖12所示。若該運(yùn)動(dòng)員和所帶裝備的總質(zhì)量m=100 kg,試估算該運(yùn)動(dòng)員在達(dá)到最大速度時(shí)所受阻力的阻力系數(shù)。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字) 答 案 1.選B 分析物體M可知,其受兩個(gè)力作用,重力和輕繩拉力,因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向,故二力平衡,物體做勻速運(yùn)動(dòng),C、D錯(cuò)誤;再對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知,環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力,A錯(cuò)誤,B正確。 2.選CD 若壓縮的彈簧對(duì)甲向上的彈力大小恰好等于m甲gsin θ,則甲只受三個(gè)力作用,A、B錯(cuò)誤;因彈簧對(duì)乙有沿斜面向下的彈力,乙的

9、重力也有沿斜面向下的分力,故乙一定具有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用,C正確;取甲、乙和斜面為一整體分析受力,由水平方向合力為零可得,水平面對(duì)斜面體無(wú)摩擦力作用,D正確。 3.選A 人靜躺在椅子上,所受合力F合=0,所以椅子各部分對(duì)人的作用力的合力與人的重力等大反向,故A選項(xiàng)正確。 4.選B 分析小球m1的受力情況,由物體的平衡條件可得,繩的拉力FT=0,故C、D均錯(cuò)誤;分析m2受力,由平衡條件可得:FN=m2g,故A錯(cuò)誤,B正確。 5.選D 平衡后,物體上升L,說(shuō)明環(huán)下移后將繩子拉過(guò)來(lái)的長(zhǎng)度為L(zhǎng),取環(huán)重新平衡的位置為A點(diǎn),則OA=O′A=L,由圖可得mg=Mg,選項(xiàng)D正

10、確。 6.選B 把a(bǔ)、b兩個(gè)質(zhì)量相同的球看作整體,所受重力豎直向下,所受斜面支持力垂直斜面向上,根據(jù)平衡條件,要使系統(tǒng)保持靜止,懸掛在天花板上的細(xì)線應(yīng)斜向右上方,但A圖中小球a、b不可能處于平衡狀態(tài),故只有B圖示正確。 7.選BC 以木塊和球體整體為研究對(duì)象,整體處于靜止?fàn)顟B(tài),而水平方向不受外力,故半球體不受地面的摩擦力,故A錯(cuò)誤;對(duì)木塊受力分析,木塊受到重力、支持力及摩擦力,三力作用下木塊處于平衡狀態(tài),則合力為零,木塊對(duì)球面的壓力為mgsin θ,故B正確;木塊受到的摩擦力沿切線方向,沿切線方向重力的分力與摩擦力大小相等,即:f=mgcos θ,故D錯(cuò)誤,C正確。 8.選A 小球一直

11、受到重力、支持力、拉力作用,根據(jù)共點(diǎn)力平衡,有:F=mgsin α,N=mgcos α(α是小球轉(zhuǎn)過(guò)的角度),隨著夾角的增大,支持力逐漸減小,拉力逐漸增大,A項(xiàng)正確。 9.選A 根據(jù)平衡條件可知,靜止時(shí)木板受到的合外力始終為零,因此木板所受合力的大小F1始終不變;在剪短輕繩后,由于懸點(diǎn)不變,使兩繩之間的夾角變大,而合力不變,由平行四邊形定則可知兩繩上的分力F2變大,所以答案為A。 10.選B 某時(shí)刻小球的受力如圖所示,設(shè)小球與半球面的球心連線跟豎直方向的夾角為α,則F=mgtan α,F(xiàn)N=,隨著擋板向右移動(dòng),α角越來(lái)越大,則F和FN都要增大。 11.解析:因?yàn)棣蹋紅an θ,所以當(dāng)F=

12、0時(shí),物體不能靜止。若物體在力F的作用下剛好不下滑,則物體受沿斜面向上的最大靜摩擦力,且此時(shí)F最小,對(duì)物體受力分析,如圖甲所示,由平衡條件得: mgsin θ=Fcos θ+f① N=mgcos θ+Fsin θ② f=μN(yùn)③ 由①②③解得Fmin=mg 若物體在力F的作用下剛好不上滑,則物體受沿斜面向下的最大靜摩擦力,且此時(shí)F最大,對(duì)物體受力分析,如圖乙所示,由平衡條件得: mgsin θ+f=Fcos θ④ N=mgcos θ+Fsin θ⑤ f=μN(yùn)⑥ 由④⑤⑥解得Fmax=mg。 答案: mg≤F≤mg 12.解析:根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和平衡條件解題。 (1)設(shè)該運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始自由下落至1.5 km高度處的時(shí)間為t,下落距離為s,在1.5 km高度處的速度大小為v。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v=gt① s=gt2② 根據(jù)題意有s=3.9×104 m-1.5×103 m=3.75×104 m③ 聯(lián)立①②③式得t=87 s④ v=8.7×102 m/s⑤ (2)該運(yùn)動(dòng)員達(dá)到最大速度vmax時(shí),加速度為零,根據(jù)平衡條件有mg=kvmax2⑥ 由所給的v -t圖像可讀出 vmax≈360 m/s⑦ 由⑥⑦式得k=0.008 kg/m⑧ 答案:(1)87 s 8.7×102 m/s (2)0.008 kg/m

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